基于ZENI的集成电路设计与实现技术 周生明,邓小莺,马芝,龚丽伟,朱明程 9787560 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周生明，邓小莺，马芝，龚丽伟，朱明程 著

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• EDA
• 芯片设计
• 电路实现
• 射频电路
• 低功耗设计
• 混合信号电路

店铺： 书逸天下图书专营店

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560632193

商品编码：29290818521

包装：平装-胶订

出版时间：2013-10-01

基本信息

书名：基于ZENI的集成电路设计与实现技术

定价：26.00元

作者：周生明,邓小莺,马芝,龚丽伟,朱明程

出版社：西安电子科技大学出版社

出版日期：2013-10-01

ISBN：9787560632193

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.341kg

编辑推荐

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内容提要

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基于ZENI的集成电路设计与实现技术

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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精炼微电子，智造未来：集成电路设计与实现的创新之路 在信息技术飞速发展的浪潮中，集成电路（Integrated Circuit, IC）作为现代电子信息产业的基石，其设计与实现技术的进步直接驱动着整个科技领域的革新。从智能手机到高性能计算，从物联网传感器到人工智能芯片，无处不闪耀着集成电路设计的智慧光芒。本书旨在深入探讨集成电路设计与实现的最新技术、方法论以及前沿趋势，为读者提供一个全面而系统的知识框架，助力研究人员、工程师及相关专业学生掌握集成电路设计的核心要义，并洞悉行业未来发展方向。 第一部分：集成电路设计的基础理论与流程 集成电路设计是一个复杂且高度精密的系统工程，涉及多个层面的抽象和转化。本部分将从最基础的理论出发，系统梳理集成电路的设计流程，帮助读者建立起对整个设计链条的清晰认知。 数字集成电路设计概述： 我们将首先介绍数字集成电路设计的基本概念，包括逻辑门、触发器、寄存器、加法器等基本逻辑单元的构建原理，以及如何利用这些单元组合实现更复杂的数字逻辑功能。重点将阐述硬件描述语言（HDL）在现代数字IC设计中的核心作用，例如Verilog和VHDL，介绍其语法结构、建模方式以及在逻辑综合、功能仿真中的应用。读者将了解到如何从高层次的算法描述，通过HDL语言逐步转化为可综合的RTL（Register-Transfer Level）代码。 模拟集成电路设计基础： 与数字IC设计不同，模拟IC设计关注的是连续变化的电信号，其精度和性能要求往往更为苛刻。本部分将深入讲解模拟IC设计的核心元件，如MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和BJT（双极结型晶体管）的工作原理、特性参数以及模型。我们将详细介绍各种模拟电路模块的设计，包括电流镜、差分放大器、运算放大器、滤波器、电压基准源、数据转换器（ADC/DAC）等。此外，还将探讨模拟IC设计中对噪声、失真、功耗和线性度的严格要求，以及相应的优化策略。 混合信号集成电路设计： 现实世界中的许多应用需要同时处理数字信号和模拟信号，因此混合信号集成电路的设计变得尤为重要。本部分将介绍混合信号IC设计面临的挑战，如数字噪声对模拟电路的干扰，以及模拟信号的时钟抖动对数字信号的影响。我们将重点讨论如何在同一芯片上有效集成模拟和数字模块，以及如何进行跨域的仿真和验证。例如，数据转换器（ADC/DAC）作为混合信号设计的典型代表，我们将详细解析其内部结构、设计权衡以及性能指标。 集成电路设计流程详解： 本部分将系统地介绍从概念到最终芯片的完整设计流程。这包括： 需求分析与规格定义： 如何根据应用需求，精确定义芯片的功能、性能、功耗和成本等指标。 架构设计： 在高层次上规划芯片的整体结构，划分功能模块，确定数据流和控制流。 逻辑设计（RTL编码）： 使用HDL语言描述芯片的功能，是数字IC设计的核心步骤。 逻辑综合： 将HDL代码转换为门级网表，是设计流程中的关键转化环节。 静态时序分析（STA）： 检查电路的时序是否满足设计要求，确保芯片在最高工作频率下可靠运行。 物理设计： 包括布局（Placement）和布线（Routing），将门级网表转化为实际的版图（Layout）。 版图验证（DRC/LVS）： 检查版图是否符合制造工艺规则，以及版图是否与电路原理图一致。 功耗分析与优化： 识别和消除功耗瓶颈，实现低功耗设计。 信号完整性与电源完整性分析： 解决高速信号传输中的串扰、反射等问题，确保电源网络稳定。 制造与封装： 将设计好的版图交由晶圆厂制造，并进行后续的封装测试。 可测试性设计（DFT）： 在设计阶段引入测试结构，以提高芯片的可测试性和故障诊断能力。 第二部分：先进的集成电路设计技术与方法 随着摩尔定律的延续和计算能力的爆炸式增长，集成电路设计面临着前所未有的挑战和机遇。本部分将聚焦于当前最前沿的设计技术和方法，为读者提供更深入的视野。 高级工艺节点设计： 随着半导体制造工艺进入7nm、5nm甚至更小的节点，设计团队需要应对更小的器件尺寸、更高的漏电、更复杂的物理效应（如量子效应、短沟道效应）以及更严格的设计规则。本部分将探讨在这些先进工艺节点下进行IC设计时遇到的特殊挑战，包括寄生效应的建模、新的器件模型、以及对版图设计和验证的更高要求。 低功耗集成电路设计： 在移动设备、物联网和大规模数据中心等领域，功耗始终是制约性能和续航的关键因素。本部分将深入研究各种低功耗设计技术，包括： 门级功耗优化： 如使用低功耗标准单元库、动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）等。 电路级功耗优化： 如电源门控（Power Gating）、多电压域设计（Multi-Voltage Domain Design）、亚阈值电路（Sub-threshold Circuit）设计等。 架构级功耗优化： 如采用高效的算法和架构、共享资源、数据压缩等。 嵌入式系统功耗管理： 结合软件和硬件，实现更精细的功耗控制。 高性能集成电路设计： 追求极致性能是许多高端应用的核心需求，如高性能计算、人工智能加速器、图形处理器等。本部分将探讨实现高性能的各种设计策略： 并行处理与流水线技术： 如何通过增加计算单元和优化指令流，提高吞吐量。 缓存层次结构设计： 高效的缓存系统是提升访存性能的关键。 互连网络设计： 在多核处理器和SoC（System on Chip）中，高效的片上网络（NoC）设计至关重要。 时钟树综合（CTS）： 确保时钟信号在芯片内部的低偏斜和低抖动，是达到高性能的基础。 超频与性能提升技术： 探讨动态频率调整、睿频技术等。 片上系统（SoC）设计： 现代集成电路设计越来越倾向于将多种功能集成到单一芯片上，即SoC。本部分将详细介绍SoC的设计理念、关键技术和挑战： IP（Intellectual Property）集成： 如何有效地集成来自不同供应商的IP核，以及IP接口标准（如AMBA AXI）的应用。 总线与互连： 设计高效的总线协议和片上网络，以连接不同的IP核。 功耗与性能协同管理： 在复杂的SoC系统中，如何在功耗和性能之间进行权衡和优化。 验证策略： 针对SoC的复杂性，开发高效的验证方法至关重要。 新兴设计技术与概念： 3D IC（三维集成电路）： 探讨垂直堆叠技术在提升性能、降低功耗和减小尺寸方面的潜力，以及其设计和制造挑战。 存内计算（In-Memory Computing）： 结合存储和计算，减少数据搬运，提升能效，特别是在AI领域。 神经形态计算芯片： 模拟人脑神经网络结构，实现高效的智能计算。 异构计算： 如何在同一芯片上集成不同类型的处理器（如CPU、GPU、DSP、FPGA），以适应不同任务的需求。 第三部分：集成电路设计的验证与测试 集成电路设计完成后，必须经过严格的验证和测试，以确保其功能正确性、性能达标以及可靠性。本部分将深入探讨IC设计的验证与测试技术。 仿真技术： 功能仿真： 验证电路逻辑功能是否与设计规格一致。 时序仿真： 考虑门延迟和线延迟，检查电路的时序性能。 功率仿真： 估算和分析电路的功耗。 形式验证： 使用数学方法证明电路设计属性的正确性，减少仿真测试的盲点。 静态验证技术： 静态时序分析（STA）： 如前所述，是验证时序性能的关键。 静态功耗分析： 估算电路的静态功耗。 静态逻辑验证： 检查逻辑设计中的潜在错误，如组合回路、锁存器等。 验证方法学： 自顶向下验证： 从系统级开始，逐步细化到模块级。 验证IP（VIP）与验证平台： 构建可复用的验证组件和平台，提高验证效率。 约束随机验证（CV）： 通过约束和随机激励的结合，生成大量的测试用例，提高验证的完备性。 断言（Assertions）： 在HDL代码中嵌入验证断言，在仿真过程中实时检查设计行为。 可测试性设计（DFT）： 扫描链（Scan Chain）： 将寄存器连接成链，便于状态的加载和读出，提高测试覆盖率。 内置自测试（BIST）： 在芯片内部集成测试电路，实现自主测试。 边界扫描（Boundary Scan）： 用于板级测试和系统级调试。 故障建模与测试向量生成： 识别潜在的故障模式，并生成能检测这些故障的测试向量。 物理验证： 设计规则检查（DRC）： 确保版图符合制造工艺规则。 版图与原理图一致性检查（LVS）： 验证版图是否准确地反映了电路设计。 寄生参数提取： 从版图中提取电路的寄生电阻和电容，用于更精确的仿真。 第四部分：集成电路产业的未来展望 集成电路产业正经历着深刻的变革，技术创新、市场需求和全球格局都在不断演变。本部分将探讨集成电路设计的未来发展趋势。 人工智能与机器学习对IC设计的影响： AI将助力IC设计的智能化，例如AI辅助的布局布线、AI驱动的验证、AI推理芯片的设计等。同时，AI应用本身对高性能、低功耗的专用IC提出了巨大需求。 新兴计算范式： 除了传统的冯·诺依曼架构，量子计算、光计算、生物计算等新兴计算范式的发展，将对未来的IC设计提出新的挑战和机遇。 可持续发展与绿色IC设计： 随着全球对环境问题的关注日益增加，如何设计更节能、更环保的集成电路，以及如何优化制造过程以减少环境影响，将成为重要的发展方向。 开放硬件与IP生态系统： 开放指令集架构（如RISC-V）的兴起，以及开放IP核的广泛应用，正在重塑IC设计的生态系统，降低设计门槛，加速创新。 人才培养与技术交流： 集成电路设计是一个高度专业化的领域，对人才的需求巨大。加强教育投入，促进国际技术交流与合作，是推动产业持续发展的关键。 本书力求通过深入浅出的讲解、详实的案例分析和前沿的技术展望，为读者构建一个关于集成电路设计与实现技术的全面知识体系。无论您是初涉此领域的学生，还是经验丰富的工程师，都能从中获得启发和价值，共同推动集成电路技术向更精、更快、更强的方向迈进，为构建一个更加智能、互联的未来贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

从编辑的角度来看，这本书的索引做得相当详尽，对于快速定位特定术语或公式非常有帮助。这一点必须予以肯定，它极大地提升了我在需要快速查阅资料时的效率。这本书的叙事节奏在我看来，前半部分略显缓慢，聚焦于基础概念的重新梳理和行业背景的铺陈，这对于我这个已经对基础了如指掌的读者来说，是一种知识的重复摄入。然而，一旦进入到大约三分之二的位置，它的节奏突然加快，开始密集地抛出各种复杂的技术点和跨学科的知识融合，比如将机器学习算法引入到布局布线阶段的优化策略。这种后期的爆发力是惊人的，它确实展示了该领域的前沿思考。但这种前松后紧的结构，使得读者需要极大的毅力来坚持度过前期的铺垫。如果能将一些基础概念的介绍精简，或者通过交叉引用而非重复叙述的方式来处理，让读者能更快地抵达那些真正具有创新性的核心内容，这本书的整体阅读体验将会更加流畅和令人振奋。总而言之，这是一部内容扎实、结构宏大的著作，但它的阅读曲线需要读者付出一定的耐心去适应。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者团队阵容强大，这从书名后的作者列表就可以看出来，汇集了多位业内专家的智慧，这无疑是其权威性的保证。在阅读涉及流片反馈和良率分析的章节时，我深切感受到了这种团队优势带来的深度。他们对不同工艺节点下的潜在陷阱有着非常敏锐的洞察力，对于如何通过设计手段来规避制造缺陷，提供了不少独到的见解。特别是关于DFM（Design for Manufacturability）的讨论，书中的角度非常新颖，不像传统教科书那样仅仅停留在光刻规则的层面，而是深入到了材料特性和薄膜堆叠对信号完整性的影响。然而，这类高级讨论的代价是，这本书对EDA工具链的特定版本和配置几乎没有提及。在一个快速迭代的软件环境中，工具版本的差异常常会导致设计流程的巨大变化。我非常希望作者能提供一个附带的勘误表或在线资源链接，说明书中示例或流程是基于哪个版本的Cadence或Synopsys套件开发的。否则，读者在实际操作中很可能会因为工具版本的不兼容而陷入困境，这对于一本旨在教授“实现技术”的书来说，是一个不小的疏忽。

评分☆☆☆☆☆

我尝试从这本书中寻找一些关于“模块化设计”和“IP复用”的实际案例，因为这正是我目前项目组急需解决的痛点。书中确实提到了这些概念的重要性，并将其提升到了战略高度，强调了设计抽象层级的划分对于项目成功至关重要的作用。然而，当我翻到那些本应展示实际代码片段或系统级框图的部分时，内容却显得有些保守和概括。它更多地是在描述“应该”如何做，而非“如何具体地”实现。比如，在讨论接口协议的封装时，我期待能看到一些伪代码或者基于Verilog/SystemVerilog的结构化范例来展示最佳实践，但取而代之的，是对于设计规范文档（Design Specification Document）的冗长描述。这让我感觉，这本书在理论的广度上做得非常出色，覆盖了从前端到后端设计流程的各个方面，但在实践的深度上似乎有所保留。这可能是出于版权或保密性的考虑，但对于希望将书本知识立即转化为生产力的读者而言，这种“只可意会不可言传”的感觉多少有些令人气馁。整体而言，它更像是一本理念指导手册，而不是一本操作指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量确实达到了业界一流的水准，纸张的选择很有分量感，拿在手里沉甸甸的，让人感觉这是一本值得收藏的参考书。我特别欣赏作者们在章节结构上的精心布局，每一个技术点的过渡都处理得非常自然流畅，像是流水线上的各个工序衔接得天衣无缝。不过，在深入阅读了一些关于寄存器传输级（RTL）优化的章节后，我发现书中对某些关键算法的推导过程略显跳跃。例如，在讨论到一个关于时序收敛的优化模型时，书本直接给出了最终的数学表达式，而缺少了中间几个关键的假设条件和证明步骤。这对于那些需要深刻理解底层原理以应对复杂设计问题的工程师来说，构成了一道不小的理解屏障。我不得不频繁地查阅外部资料来填补这些“黑箱”部分，这无疑打断了阅读的沉浸感。如果作者能在这些高难度的数学推导环节增加一些图示或者更详尽的文字解释，哪怕只是在附录中补充，都将极大地提升这本书的实用价值。它更像是一份高度提炼的会议论文集，而非一本循序渐进的教学手册，这使得它更适合作为高级研究人员的案头工具书，而非本科生的入门教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调配上银灰色的字体，给人一种既专业又充满未来科技感的印象。我原本是冲着书名中那个“ZENI”的缩写来的，我对新兴的集成电路设计方法论一直保持着极大的好奇心，特别是那些声称能带来革命性效率提升的框架。然而，当我翻开前几页，我发现这本书的开篇更像是一份详尽的行业综述，而非直接切入核心技术的“干货”。它花了大量的篇幅去铺陈当前半导体行业面临的挑战，比如摩尔定律的放缓、功耗墙的日益严峻，以及异构计算架构的兴起。这种宏观的叙事方式，虽然能让初学者快速建立起一个行业背景知识体系，但对于像我这样已经浸淫行业多年，期望立刻看到具体设计流程和代码示例的资深工程师来说，略显冗长。它像是一位博学的教授在课前先给大家做了一场精彩的历史回顾，让人对即将到来的内容抱有更高的期待，但紧随其后的章节似乎并没有立即满足这种迫切感，而是继续在理论基础和规范标准上进行打磨。我希望接下来的内容能尽快进入到具体工具链的介绍，毕竟，再好的理论也需要落地的实现来支撑其价值。这本书的语言风格非常严谨，几乎没有多余的修饰，每一个句子都像是一个经过精确计算的逻辑门，传递着明确的信息。